高温塑料，如PEEK和PEI(例如Ultem)，近年来已经成为增材制造(AM)世界的宠儿。用这些高性能聚合物3d打印的部件已被发射到太空，用于低接触医疗应用，并获准在飞机上使用。在设计或重新设计3D打印的部件时，工程师可能会倾向于使用这些材料。gydF4y2Ba

但它们总是必要的吗?一个新的部件应该自动从这些之一吗?gydF4y2Ba

不,说gydF4y2Ba3 ntrgydF4y2Ba打印机经销商复数AM和阿科玛，材料供应商提供gydF4y2Ba3 d打印技术聚合物gydF4y2Ba．这两家公司在过去的几年里一直在合作，以了解熔融灯丝制造(FFF) 3D打印机和材料之间的关系，最近在上海国际会展中心就这一主题进行了联合演讲gydF4y2Ba2019年AMUG会议gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

“有时人们会说，‘我需要Ultem’或‘我需要PEEK’，因为他们在其他应用中使用了这种材料，”复数AM的总裁兼联合创始人埃德·伊斯列尔(Ed Israel)说。“然而，如果该部件不需要FAA或医疗认证，那么类似材料可能更容易处理。”gydF4y2Ba

在这种情况下，不仅在材料方面存在过度设计的风险，实际上还会增加制造的难度和成本。关键是要了解高性能聚合物应用所需的特定属性，如耐高温、耐化学性或抗燃烧性。gydF4y2Ba

PEI和PEEK面临的挑战gydF4y2Ba

“PgydF4y2BaolyetherimidegydF4y2Ba（gydF4y2Ba像Ultem和PEEK这样的材料属于我所谓的‘古怪类别’，”Israel解释道。“为了达到最好的精度，这种材料需要超过100°C的高温建造室，可能需要30分钟或更长时间来加热。这种材料更难以精确打印，因为它们吸湿性强，各向同性，而且容易弯曲。”gydF4y2Ba

使PEI材料难以打印的关键特征是其高玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)， Arkema的高级工程师Rod Reber解释道。例如，Ultem的玻璃化转变温度超过200°C。该材料必须挤压远高于玻璃转变温度，但随后将冷却到建造室的温度，可能导致收缩。gydF4y2Ba

雷柏说:“任何不在玻璃转变温度附近的建造室都会让你从200°C热收缩到室温度。”“如果你通过额外的工程要求，使你的建筑环境非常热(通常超过100°C)，打印PEI工作很好。否则你就会遇到各种各样的翘曲问题。”gydF4y2Ba

PEEK的事情变得更加棘手。PEI是一种非晶态材料，这意味着聚合物链可以跨层融合，获得近各向同性的性能，而PEEK是半晶态材料，随着材料冷却，聚合物链的部分会排列成晶体结构，这带来了另一个挑战。如果晶体结构冷却过快，就会产生额外的热应力和更大的弯曲。gydF4y2Ba

在低制造室温度下打印PEEK的挑战可以通过材料中的纤维增强来应对，这有助于抗收缩，或者在烘箱中进行打印后退火，但这些也增加了生产过程的复杂性。gydF4y2Ba

这意味着仅仅因为高温材料可以被3D打印机挤压，并不意味着零件的尺寸就会精确。根据材料和建造室的温度，零件仍然可以经历翘曲和尺寸变化。如果建造室不够热，无法打印这些高温聚合物，制造商如何用现有的3D打印机处理这些挑战?gydF4y2Ba

PEKK替代gydF4y2Ba

PEI和PEEK并不是高强度、高性能部件的唯一选择。适用于建造室温度较低的打印机(通常低于200°C)gydF4y2Ba在需要机械强度或耐温度等特性的应用中，PEKK是一种有价值的选择。gydF4y2Ba

像PEEK一样，PEKK是聚芳醚酮的一部分gydF4y2Ba半结晶聚合物家族。“主要的区别是PEKK的结晶速率要低得多，所以它可以像无定形聚合物一样被处理，”Reber说。这意味着热塑性塑料在较低温度的建造室中冷却的影响更小，因此它有更好的层附着力和更少的翘曲。gydF4y2Ba

“这就是我们对PEKK感兴趣的地方，”Israel说。“我们可以用3ntr打印机打印它，其强度是在更高温度的容器中打印的90%。”gydF4y2Ba

与PEI相比，PEKK更硬，但具有可燃性和耐化学性。对于不需要特定认证的应用，或者没有合适的高温打印机室的应用，PEKK提供了一种方法，在更低的制造室温度下，以更可预测的过程制造高强度聚合物部件。gydF4y2Ba

伊斯雷尔说，最好的情况是让应用要求决定材料，然后选择3D打印机。gydF4y2Ba

“…你必须有合适的打印机、环境和温度的组合。”gydF4y2Ba

“每一种材料在市场上都有自己的一套特性和特点，”他说。“但要达到最佳性能，你必须有打印机、环境和温度的正确组合。一旦你定义了应用程序和材料，你就会知道可供选择的打印机数量有限。”gydF4y2Ba